Номер 1, страница 44 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 2. Электрические явления. Самостоятельные работы. СР-34. Электрический ток. Источники электрического тока. Вариант 1 - номер 1, страница 44.

Условие.

1. Укажите, в каких случаях по металлическому стержню потечёт электрический ток, если им коснуться одновременно двух стержней заряженных электрометров (рис. 34).

Рис. 34

Решение.

Электрический ток в металлическом стержне представляет собой упорядоченное движение свободных электронов. Необходимым условием для возникновения и поддержания электрического тока в проводнике является наличие разности потенциалов ($\Delta \varphi$) между его концами. Если потенциалы тел, соединенных проводником, равны ($\varphi_1 = \varphi_2$), то разность потенциалов отсутствует ($\Delta \varphi = 0$), и электрический ток не возникает. Если же потенциалы различны ($\varphi_1 \neq \varphi_2$), то по проводнику потечет электрический ток, условно направленный от точки с более высоким потенциалом к точке с более низким.

Величина заряда на электрометре пропорциональна углу отклонения его стрелки. Потенциал проводника, в свою очередь, пропорционален находящемуся на нем заряду. Проанализируем каждый из четырех представленных на рисунке случаев.

Первый случай (слева направо)

Один электрометр заряжен отрицательно, поэтому его потенциал $\varphi_1 < 0$. Другой электрометр заряжен положительно, и его потенциал $\varphi_2 > 0$. Так как потенциалы имеют разные знаки, они не равны друг другу: $\varphi_1 \neq \varphi_2$. Следовательно, между шарами электрометров существует разность потенциалов, и при их соединении металлическим стержнем по нему потечет электрический ток.

Второй случай

Оба электрометра заряжены положительно ($\varphi_1 > 0$ и $\varphi_2 > 0$). Однако угол отклонения стрелки левого электрометра больше, чем правого. Это означает, что величина заряда на левом электрометре больше, чем на правом ($|q_1| > |q_2|$). Поскольку электрометры считаются одинаковыми, их электрические емкости равны. Потенциал прямо пропорционален заряду, поэтому потенциал левого электрометра выше, чем потенциал правого: $\varphi_1 > \varphi_2$. Наличие разности потенциалов приведет к возникновению электрического тока.

Третий случай

Оба электрометра заряжены отрицательно. Углы отклонения их стрелок одинаковы, что говорит о равенстве величин их зарядов: $|q_1| = |q_2|$. Так как знаки зарядов также совпадают, то заряды и, следовательно, потенциалы электрометров равны: $\varphi_1 = \varphi_2$. Разность потенциалов между ними равна нулю ($\Delta \varphi = 0$), поэтому электрический ток в стержне не возникнет.

Четвертый случай

Левый электрометр заряжен положительно, его потенциал $\varphi_1 > 0$. Правый электрометр не заряжен, поэтому его заряд и потенциал равны нулю: $q_2 = 0$, $\varphi_2 = 0$. Потенциалы электрометров не равны ($\varphi_1 \neq \varphi_2$), значит, между ними есть разность потенциалов. При соединении стержнем по нему потечет электрический ток.

Таким образом, для возникновения тока необходимо наличие разности потенциалов, которая присутствует в первом, втором и четвертом случаях.

Ответ: электрический ток потечет в первом, втором и четвертом случаях (считая слева направо).